利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2024105990730
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于链路重要性的通信网络故障恢复方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:控制器连接数据平面设备,下发默认流表;

步骤2:控制器获取数据平面设备的所有链路连接状况;

步骤3:将交换机作为节点,将步骤2中获取的各个节点的连接关系,存储为一个有向图邻接矩阵,对于该邻接矩阵中的每一条链路,以其两端分别作为源节点和目的节点,控制器计算这两个节点间的前q条最短路径,将这些最短路径作为该条链路的备份路径;

步骤4:计算每条链路的边介数;

步骤5:获取每条链路的状态信息,基于链路的边介数和状态信息计算链路的重要性,根据链路重要性的值,将链路划分为主链路,次链路和边链路;

步骤6:判断当前周期内是否存在新的流量请求,若存在则为该新的流量规划主路径,并在主路径的每条链路的前q条备份路径中采用优化算法为该链路寻找最优备份路径;同时采用优化算法为上一个周期的流量的主路径中的每条链路更新最优备份路径;若不存在新的流量请求,则采用优化算法为上一个周期的流量的主路径中的每条链路更新最优备份路径;

步骤7:根据主路径中每条链路的等级,采用不同的方式存储该链路对应的最优备份路径,具体为:针对主链路和次链路,将主链路和次链路的最优备份路径提前下发至数据平面设备;针对边链路,将边链路对应的最优备份路径预先存储至控制器,当流量传输发生故障时,数据平面设备通知控制器,由控制器下发边链路的最优备份路径至数据平面设备并执行恢复操作,当前周期结束后转步骤5,进入下一个周期。

2.根据权利要求1所述的一种基于链路重要性的通信网络故障恢复方法,其特征在于,所述链路的状态信息包括链路的剩余带宽 ,链路上每条流量的带宽大小 以及链路上流量的数量 :,

其中, 为链路的最大容量带宽, 为链路中已消耗的带宽, 表示直到上一周期开始此流量的流表累计匹配到的字节数,byte_count的定义表示直到上一周期结束此流量的流表累计匹配到的字节数,T表示单位周期的时间长度, 时表示链路 上的第k条流量仍在传输, 时表示链路 上不传输第k条流量,K表示链路 上流量的总个数, 的表达式如下所示,

表示链路 上的第k条流量在第n个周期的带宽大小,N表示当前周期的前N个周期,[x]表示,当x为真时,[x]=1,否则[x]=0。

3.根据权利要求1所述的一种基于链路重要性的通信网络故障恢复方法,其特征在于,所述步骤5中按照如下方法划分链路的等级:步骤1:对链路 的边介数和流量数量进行归一化处理,得到归一化处理后的链路 的边介数  ,和归一化处理后的链路 的流量数量 ;

步骤2:计算链路 的重要性:

,

其中,α和β均表示权重。

4.根据权利要求3所述的一种基于链路重要性的通信网络故障恢复方法,其特征在于,所述步骤6中次链路和边链路的优化算法的表达式为:,

其中,min(.)表示最小化, 表示链路 上已使用带宽, 表示链路 的备份路径集合, 表示链路 上第k个流量 的带宽, 为系数,若 的备份路径中包括链路 ,则 否则 ; 表示链路 的总可用带宽, 为拥塞系数; 表示优化目标,的表达式为:

,

其中,和 均表示权重,   表示为 分配的所有备份路径上的链路的重要性之和的归一化值, 表示使用链路 作为备份链路的链路数 的归一化值; 和的表达式如下所示:

,

其中, 表示链路 的备份路径上链路 的重要性,E表示数据平面设备对应的有向图邻接矩阵中所有链路的总个数, 表示在数据平面设备对应的有向图邻接矩阵的第e条链路中为 分配的备份路径,若 在 上,则 ,否则 ,K表示第e条链路中流量的总数。

5.根据权利要求3所述的一种基于链路重要性的通信网络故障恢复方法,其特征在于,所述步骤6中主链路的优化算法的表达式为:,

其中,min(.)表示最小化, 表示链路 上已使用带宽, 表示链路 的备份路径集合,   表示链路 上第k个流量 的带宽, 为系数,若 的备份路径中包括链路 ,则 ,否则 ; 表示链路 的总可用带宽, 为拥塞系数; 表示在检测到链路 故障时,将受故障影响的数据流引导至备份路径后,备份路径上所有链路中最大的带宽占用率, 的表达式如下所示:。

6.根据权利要求1所述的一种基于链路重要性的通信网络故障恢复方法,其特征在于,主路径的流表匹配项包括流量数据包的类型eth_type、源IP地址及目的IP地址,主路径的流表的优先级设置为2,主路径的流表对应的操作指令为按照group_id指定的组表相应动作桶进行转发,所述group_id包括流量的主路径在当前交换机上的转发端口序号和主路径的备份路径的序号;组表类型为Fast Failover;组表内动作桶的第一个动作是监测流量主路径对应的转发端口状态,并按照此端口进行转发,第二个动作主要是监测备份路径对应的转发端口状态,并按照此端口进行转发。

7.根据权利要求6所述的一种基于链路重要性的通信网络故障恢复方法,其特征在于,该方法还包括为受故障影响的流量的数据包添加全局唯一的VLAN标签,并按照备份路径的端口进行转发;所述VLAN标签的vlan_id包括与主路径流表对应的交换机的dpid和组表的group_id;

备份路径的流表匹配项为流量数据包头部的vlan_id,优先级设置为1,备份路径中除倒数第二个节点之外其他节点的流表对应的指令为按照备份路径的转发端口进行数据转发,备份路径的倒数第二个节点的流表对应的指令包括删除流量数据包头部的VLAN标签和按照备份路径的转发端口进行数据转发。

8.据权利要求1所述的一种基于链路重要性的通信网络故障恢复方法,其特征在于,该方法还包括在步骤6中,在主路径的每条链路的前q条备份路中选择最短的路径做为当前周期中该链路的初始最优备份路径。